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原文传递船用混合动力单元的控制方法、动力单元及动力系统

专利名称：	船用混合动力单元的控制方法、动力单元及动力系统
摘要：	本发明实施例公开了一种船用混合动力单元的控制方法、动力单元及动力系统，该混合动力单元包括锂电池和燃料电池，该控制方法包括：燃料电池的电压转换器接收需求功率指令；若所述需求功率未超过燃料电池的额定功率，则控制燃料电池输出满足负载需求的功率；锂电池的电压转换器根据母线电压变化值确定波动功率，并控制锂电池输出或吸收所述波动功率。本发明实施例将燃料电池和锂电池组成混合动力单元，通过电压转换器对燃料电池和锂电池进行控制，使得燃料电池输出满足负载需求的功率，并控制锂电池根据母线电压的变化转换工作模式，以输出差额功率或吸收多余功率，维持母线电压在额定电压范围内，从而实时输出满足船舶需求的动力。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	中船动力研究院有限公司
发明人：	罗鹏;王希炜
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910620359.1
公开号：	CN110254296A
代理机构：	北京品源专利代理有限公司
代理人：	孟金喆
分类号：	B60L58/40(2019.01);B;B60;B60L;B60L58
申请人地址：	201306 上海市浦东新区临港新城新元南路600号1号厂房408室
主权项：	1.一种船用混合动力单元的控制方法，其特征在于，所述混合动力单元包括锂电池和燃料电池，所述方法包括：燃料电池的电压转换器接收需求功率指令；若所述需求功率未超过燃料电池的额定功率，则控制燃料电池输出满足负载需求的功率；锂电池的电压转换器根据母线电压变化值确定波动功率，并控制锂电池输出或吸收所述波动功率。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制锂电池输出或吸收所述波动功率，包括：若所述母线电压小于低压阈值，则控制锂电池输出所述波动功率，以通过放电调节母线电压；若所述母线电压大于高压阈值，则控制锂电池吸收所述波动功率，以通过充电调节母线电压。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，控制锂电池输出所述波动功率，包括：若燃料电池的滞后时间结束，则控制锂电池按照设定的放电特性逐步减少功率输出，直至停止功率输出；相应地，控制锂电池吸收所述波动功率，包括：若燃料电池的滞后时间结束，则控制锂电池按照设定的充电特性逐步减少功率输入，直至停止功率输入。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：当船舶处于启动状态时，通过锂电池的电压转换器控制所述锂电池放电建立母线电压；通过燃料电池的电压转换器从母线吸收功率，为燃料电池的辅助设备提供启动所需的功率，直至启动完成；当船舶处于停泊状态时，由电池管理系统控制和监测所述锂电池充电状态，且停止所述锂电池的电压转换器对锂电池的控制。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括若所述需求功率超过燃料电池的额定功率，则通过执行如下操作，燃料电池的电压转换器控制燃料电池输出额定功率，以及锂电池的电压转换器控制锂电池输出差额功率：若母线电压高于混合动力单元的最低允许运行电压且低于锂电池的低压阈值，则燃料电池的电压转换器控制燃料电池输出额定功率，且锂电池的电压转换器控制锂电池输出差额功率；若母线电压低于混合动力单元的最低允许运行电压，则燃料电池的电压转换器控制燃料电池输出额定功率，且锂电池的电压转换器控制锂电池以最大恒电流放电，输出最大功率；若母线电压低于混合动力单元的最低允许运行电压，且锂电池的SOC值达到放电极限，则船舶电站管理系统进行卸载，以降低负载的需求功率。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：若母线电压高于锂电池的充电阈值且低于混合动力单元的最高允许运行电压，则燃料电池的电压转换器逐级降低燃料电池输出功率，且锂电池的电压转换器控制锂电池吸收差额功率；若母线电压超过混合动力单元的最高允许运行电压，则锂电池以最大恒电流充电，吸收最大功率；若母线电压超过混合动力单元的最高允许运行电压，且锂电池的SOC值达到充电极限，则通过锂电池的电池管理系统控制锂电池停止充电。 7.一种船用混合动力单元，其特征在于，包括锂电池和燃料电池，所述燃料电池和锂电池并行设置，所述燃料电池和锂电池分别通过电压转换器连接直流母线，其中，所述燃料电池的电压转换器接收需求功率指令，其中，若所述需求功率未超过燃料电池的额定功率，则控制燃料电池输出满足负载需求的功率；所述锂电池的电压转换器用于根据母线电压变化值确定波动功率，并控制锂电池输出或吸收所述波动功率。 8.根据权利要求7所述的混合动力单元，其特征在于，所述锂电池还设置有用于管理电池工作状态的电池管理系统，所述电池管理系统包括：放电监测模块，用于若母线电压低于混合动力单元的最低允许运行电压，则燃料电池的电压转换器控制燃料电池输出额定功率，且锂电池的电压转换器控制锂电池以最大恒电流放电，输出最大功率；以及，若母线电压低于混合动力单元的最低允许运行电压，且锂电池的SOC值达到放电极限，则锂电池的电池管理系统通知船舶电站管理系统进行卸载，以降低负载的需求功率；充电监测模块，用于若母线电压超过混合动力单元的最高允许运行电压，则锂电池以最大恒电流充电，输入最大功率；以及，若母线电压超过混合动力单元的最高允许运行电压，且锂电池的SOC值达到充电极限，则锂电池的电池管理系统控制锂电池停止充电。 9.根据权利要求7所述的混合动力单元，其特征在于，所述燃料电池还设置有控制单元，所述控制单元用于管理燃料电池的工作状态，以及控制燃料电池辅助设备的协调工作。 10.一种船用动力系统，其特征在于，包括至少两个如权利要求7-9任一项所述的混合动力单元，其中，至少两个混合动力单元之间并联设置，且每个混合动力单元均连接直流母线。
所属类别：	发明专利